Vielen Dank an die Kepler-Weltraumteleskophat die Zahl der bestätigten extrasolaren Planeten im letzten Jahrzehnt exponentiell zugenommen. Und mit Missionen der nächsten Generation wie der Transit-Exoplaneten-Vermessungssatellit (TESS) bereits im Orbit, werden ständig mehr Kandidaten und bestätigte Planeten entdeckt - viele davon auch neue und aufregende!
Zu den jüngsten Entdeckungen von TESS gehört ein Drei-Planeten-System, das einen Stern (L 98-59) umkreist, der sich ungefähr 35 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Einer der Planeten, bekannt als L 98-59b, liegt zwischen der Größe der Erde und des Mars und ist damit der kleinste Exoplanet, den TESS bisher entdeckt hat. Die Entdeckung unterstreicht auch die Raffinesse von TESS und verdoppelt die Anzahl kleiner Exoplaneten, die für Folgestudien als würdig angesehen werden.
Das Papier, das die Entdeckung beschreibt, erschien in der neuesten Ausgabe von Das astrophysikalische Journal. Das internationale Team hinter der Entdeckung bestand aus mehreren NASA-Wissenschaftlern sowie Forschern des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik, des Kavli-Instituts für Astrophysik und Weltraumforschung sowie mehrerer Universitäten und Observatorien aus der ganzen Welt.
Veselin Kostov, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center der NASA und am SETI Institute, war der Hauptautor des Entdeckungspapiers. Wie er kürzlich in einer Pressemitteilung der NASA erklärte:
„Die Entdeckung ist eine großartige technische und wissenschaftliche Leistung für TESS. Für atmosphärische Untersuchungen kleiner Planeten benötigen Sie kurze Umlaufbahnen um helle Sterne, aber solche Planeten sind schwer zu erkennen. Dieses System hat das Potenzial, zukünftige Studien zu faszinieren. “
Wie der Name schon sagt, jagt TESS nach Exoplaneten mit der Methode Transit Photometry (auch bekannt als Transit Method). Dies beinhaltet das Beobachten entfernter Sterne auf plötzliche Einbrüche in der Beleuchtung, was Anzeichen dafür sind, dass ein Planet relativ zum Beobachter vor dem Stern vorbeizieht (d. H. Durchgeht). Durch Beobachtung des Ausmaßes und der Häufigkeit der Einbrüche können Wissenschaftler die Existenz von Planeten sowie deren Umlaufzeit und Größe bestimmen.
Während diese Methode derzeit die effektivste Methode zur Erkennung und Bestätigung von Exoplaneten ist, entfallen 3087 der bisher entdeckten über 4000. Es ist jedoch nicht sehr effektiv, wenn es darum geht, kleinere, felsige Planeten wie die Erde zu entdecken. Die Tatsache, dass TESS nicht einen, sondern drei felsige Planeten finden konnte, die L 98-59 umkreisen, ist ein Beweis für die Empfindlichkeit und Fähigkeit seiner Instrumente.
Diese Planeten (die mit L 98-59b, c und d bezeichnet sind) sind etwa 0,8-, 1,4- und 1,6-mal so groß wie die Erde und umkreisen ihren Stern sehr schnell mit einem Zeitraum von 2,25, 3,7 bzw. 7,45 Tagen. Jonathan Brande, Co-Autor und Astrophysiker bei NASA Goddard und der University of Maryland, erklärte:
„Wenn mehr als ein Planet in einem System umkreist, können sie gravitativ miteinander interagieren. TESS wird L 98-59 in genügend Sektoren beobachten, um Planeten mit Umlaufbahnen um 100 Tage erkennen zu können. Aber wenn wir wirklich Glück haben, können wir die Gravitationseffekte unentdeckter Planeten auf die Planeten sehen, die wir derzeit kennen. “
Während L 98-59b einen neuen Rekord für TESS darstellt und etwa 10% kleiner ist als der zuvor entdeckte Rekordhalter, ist es nicht der kleinste bisher entdeckte Exoplanet. Diese Aufzeichnung geht an Kepler-37b, einen felsigen Exoplaneten, der sich etwa 210 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet und nur etwa ein Drittel der Größe der Erde und 20% größer als der Mond ist.
Die Entdeckung von L 98-59b wird jedoch beeindruckender, wenn man bedenkt, dass es einen Stern vom Typ M (Roter Zwerg) umkreist, der ungefähr ein Drittel der Größe und Masse unserer Sonne entspricht. Dieser Stern ist deutlich weniger hell als Kepler-37, ein Stern vom Typ G (gelber Zwerg) - ähnlich wie unsere Sonne -, obwohl L 98-59 besonders hell ist, wenn es um rote Zwerge geht.
In Kombination mit der Tatsache, dass es sich relativ nahe an unserem Sonnensystem befindet, macht die Entdeckung eines Drei-Planeten-Systems um L 98-59 es zu einem attraktiven Kandidaten für Nachbeobachtungen. Sterne vom Typ M sind der häufigste Typ im Universum und machen allein in der Milchstraße drei Viertel der Sterne aus.
Neuere Forschungen haben auch herausgefunden, dass sie der wahrscheinlichste Ort sind, um felsige Planeten zu finden, die in der bewohnbaren Zone des Sterns umkreisen. Aus diesem Grund sind Wissenschaftler bestrebt, mehr über die Planetensysteme zu erfahren, die sich um diese Art von Sternen bilden. Dazu gehört, ob felsige Planeten, die rote Zwerge umkreisen, ihre Atmosphäre angesichts der Strahlungsmenge, der sie ausgesetzt wären, behalten könnten oder nicht.
Leider umkreist keiner dieser Planeten die bewohnbare Zone der L 98-59. Tatsächlich erhält L 98-59b in seiner Entfernung vom Mutterstern das 22-fache der Strahlungsenergie, die die Erde von der Sonne erhält. Inzwischen erhalten L 98-59c und d etwa elf- bzw. viermal so viel Strahlung wie die Erde.
Alle diese besetzen jedoch die „Venuszone“, den Entfernungsbereich, in dem ein Planet mit einer erdähnlichen Atmosphäre einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt erleben und ihn so in eine venusähnliche Atmosphäre umwandeln kann. Aufgrund seiner Größe könnte L 98-59d entweder eine Venus-ähnliche Welt oder ein Mini-Neptun sein - ein felsiger Kern, der von einer dichten gasförmigen Hülle umgeben ist.
Unabhängig davon besteht immer noch die Möglichkeit, dass diese Planeten potenziell bewohnbar sind, und die laufende Forschung wird wichtige Fragen zu diesen und anderen felsigen Welten beantworten, die nahe gelegene rote Zwerge umkreisen - wie Proxima b und t
"Wenn wir die Sonne von L 98-59 aus betrachten würden, würden Transite von Erde und Venus uns glauben lassen, dass die Planeten fast identisch sind, aber wir wissen, dass dies nicht der Fall ist." Wir haben noch viele Fragen darüber, warum die Erde bewohnbar wurde und die Venus nicht. Wenn wir ähnliche Beispiele für andere Sterne wie L 98-59 finden und studieren können, können wir möglicherweise einige dieser Geheimnisse aufdecken. “
Glücklicherweise hat TESS die Möglichkeit, das System vor Ende des Monats noch mehrmals zu beobachten. Derzeit überwacht TESS 27 Tage lang 24 x 96-Grad-Regionen des südlichen Himmels (auch bekannt als Sektoren). Wenn das erste Beobachtungsjahr im Juli abgeschlossen ist, wird das L 98-59-System in sieben der 13 Sektoren des südlichen Himmels aufgetreten sein.
Es ist zu hoffen, dass dies den Astronomen Zeit gibt, ihr Wissen über diese drei bestätigten Planeten zu verfeinern und vielleicht mehr Welten in diesem System zu finden. Angesichts der Tatsache, dass alle drei mit der „Venuszone“ des Sterns umkreisen, würde sich alles, was darüber hinaus kreist, wahrscheinlich in seiner bewohnbaren Zone befinden.
Diese Beobachtungen werden auch einen großen Beitrag zur Erstellung eines Katalogs felsiger Planeten um nahegelegene, helle Sterne leisten. Wenn das James Webb-Weltraumteleskop (JWST) 2021 in den Weltraum fliegt, wird es seine fortschrittlichen Infrarot-Bildgebungsfunktionen nutzen, um Informationen über die Atmosphäre dieser Planeten zu sammeln und sie zu charakterisieren.
Da vier der TRAPPIST-1-Welten innerhalb der HZ ihres Sterns umkreisen, gelten sie als Hauptkandidaten. Kostovs Team schlägt vor, dass es auch die L 98-59-Planeten sind. Diese kombinierten Bemühungen werden uns effektiv einen Schritt näher bringen, um festzustellen, ob es in unserer kosmischen Nachbarschaft bewohnbare Planeten gibt.
